Исследование процессов и разработка технологии переработки ванадийсодержащих шламов ТЭС с целью их утилизации

• Автор: Русакова, Марина Владимировна
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР МЕТОДОВ И ТЕХНОЛОГИЙ ПЕРЕРАБОТКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ.

1.1. Технология переработки ванадийсодержащих отходов металлургической промышленности

1.2. Технологии переработки ванадийсодержащих шламов ТЭС

1.3. Разработка физической модели процесса экстрагирования ванадия из частицы ванадийсодсржащего шлама ТЭС

1.4. Выводы по главе 1.

Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА

ЭКСТРАГИРОВАНИЯ ВАНАДИЯ ИЗ ЧАСТИЦЫ ШЛАМА.

2.1. Основные положения

2.2. Математическая постановка задачи экстрагирования вещества при различных граничных условиях
2.2.1. Граничное условие четвертого рода
2.2.2. Граничное условие третьего рода
2.2.3. Граничное условие первого рода.
2.3. Графоаналитическая методика определения коэффициента эффективной диффузии и коэффициента массоотдачи.
2.4. Выводы по главе 2.
Глава 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ
ПРОЦЕССА ЭКСТРАГИРОВАНИЯ ВАНАДИЯ ИЗ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ ШЛАМОВ ТЭС.
3.1. Исследование влияния физических факторов на степень извлечения ванадия из шлама.
3.1.1. Основные положения.
3.1.2. Влияние гранулометрического состава шлама
на содержание ванадия в шламе
3.1.3. Влияние температуры экстрагента на степень извлечения ванадия из шлама
3.2. Экспериментальное определение коэффициентов 9 и
4 графоаналитическим методом.
3.3. Аналитический метод определения коэффициента массоогдачи.
3.4. Решение дифференциального уравнения молекулярной диффузии при граничных условиях первого и третьего рода.
3.5. Выводы по главе 3.
Глава 4. ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ ШЛА
МОВ ТЭС, ОБРАБОТАННЫХ ЩЕЛОЧНЫМ РАСТВОРОМ.
4.1. Основные положения.
4.2. Изучение соосаждения ванадия V с гидроксидом железа III в эталонных растворах
4.3. Исследование процесса обезвреживания шлама, обработанного щелочным раствором
4.4. Выводы по главе 4.
Глава 5. ТЕХНОЛОГИЯ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ВЫСОКОЩЕЛОЧНЫХ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ
5.1. Основные положения
5.2. Исследование процесса осаждения метаванадата аммония из высокотцелочных растворов
4 5.3. Технология обезвреживания высокощелочных ванадийсодержащих растворов.
5.4. Выводы по главе 5.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Осаждение летучей золы на увлажненных поверхностях нагрева с температурой ниже точки росы дымовых газов вызывает быстрое их загрязнение и резкое увеличение аэродинамического сопротивления котельного агрегата [, , ]. Для описания механизма образования отложений золы на поверхностях нагрева необходимо также учитывать изменения, которые происходят в самих отложениях под влиянием градиентов температур, обусловленных тепловыми потоками, и коррозии металла во время работы котельного агрегата и омывания слоя отложений продуктами сгорания, содержащими Б, . Общая картина распределения основных компонентов золы на поверхностях нагрева котлов, сжигающих сернистый мазут, показана на рис. В. 1 []. Из графиков видно, что максимальное содержание ванадия и никеля обнаружено в отложениях на трубах пароперегревателя; содержание БОз и оксидов железа в отложениях увеличивается на протяжении всего газового тракта. Рис. В. 1. Содержание компонентов золы в отложениях на поверхностях нагрева котельною агрегата. Несмотря на высокое содержание ванадия в отложениях на высокотемпературных поверхностях нагрева котла, значительная часть этих соединений проходит через газоходы котла транзитом и может частично удерживаться в воздухоподоірсвателе. Это обстоятельство вызывает появление дополнительных капиллярных сил, удерживающих большее количество летучей золы []. По данным [] на поверхности РВП может осаждаться до % всей золы, выделившейся при сжигании мазута. При сжигании сернистых и высокосернистых мазутов на поверхности нагрева РВ образуются отложения, состоящие из продуктов коррозии материала набивки и золы топлива. По данным [, , ] основная часть золовых отложений на поверхностях нафева воздухоподогревателей состоит из соединений серы и железа. Кроме того, в отложениях содержатся химические соединения ванадия, кремния, натрия и др. Отложения хорошо растворимы в воде (до - %). Водорастворимая часть отложений состоит в основном из сульфатов различных металлов, свободной серной кислоты, а также сконденсировавшейся влаги. Водорастворимая часть соединений железа составляет - % и состоит в основном из сульфатов (КеЯОь РегфООэ)- В нерастворимой части железо представлено в виде оксидов, содержащихся в золе топлива. В отложениях на воздухоподогревателе серная кислота имеет концентрацию порядка % и выше. Известные методы снижения коррозии набивки РВП (организация процесса горения сернистого мазута с предельно низкими избытками воздуха; предварительный подогрев холодного воздуха до экономически обоснованной температуры; покрытие набивки эмалью и др. Продукты коррозии и зольные отложения способствуют увеличению сопротивления воздухоподогревателя для прохода дымовых газов. Так как основная часть отложений хорошо растворяется в воде, наиболее эффективным методом очистки РВП оказываются периодические водные обмывки, которые способны восстановить его первоначальное аэродинамическое сопротивление практически из любого состояния поверхности нагрева []. Давление воды для обмывки может быть небольшим (0, - 1 МПа), поскольку здесь используется в основном эффект рас творения отложений, а динамическое воздействие И1рает второстепенную роль. Поэтому расход воды при такой обмывке должен быть значительным (4 - 5 т/ч на 1 м" поперечного сечения ротора РВП). Наряду с преимуществами водных обмывок - высокой эффективностью и простотой - этот метод очистки РВП имеет существенные недостатки: обмывка сопровождается коррозией металлических конструкций (набивки, каркасов) и газоходов под РВП, а также появлением высокотоксичных сточных вод (смывных, или обмывочных). В пленке воды при температурах металла, которые имеют место на практике, концентрация серной кислоты обычно выше %, а скорость коррозии в этих условиях практически не зависит от концентрации кислоты. При проведении водной обмывки концентрация кислоты снижается до % и ниже, что вызывает интенсивную коррозию металла. По данным [] каждая последующая промывка приводит к увеличению скорости коррозии на 0, - 0,1 г/м". Даже применение эмалированной набивки не спасает от этого недостатка - коррозии подвергаются незащищенные элементы оборудования.